鋼包喂實(shí)芯純鈣線試驗(yàn)研究

1、鋼包喂實(shí)芯純鈣包芯線的鋼包喂實(shí)芯純鈣包芯線的工業(yè)性試驗(yàn)研究工業(yè)性試驗(yàn)研究 杭鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠 馬鞍山中冶高新技術(shù)公司前言前言 多年來(lái)，杭鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠鈣處理均采用硅鈣包芯線，實(shí)踐表明喂硅鈣包芯線不僅會(huì)使鋼水增硅；并且由于芯部的硅鈣是粉狀，鈣易被氧化；另外在儲(chǔ)運(yùn)和使用過(guò)程中，尤其是斷線時(shí)，包芯線易產(chǎn)生漏粉現(xiàn)象，從而降低了喂入鋼包的硅鈣包芯線中鈣的有效成分,大量鈣被無(wú)謂地被浪費(fèi)了。因此杭鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠與馬鞍山中冶高新技術(shù)公司合作，進(jìn)行了鋼包喂實(shí)芯純鈣包芯線的工業(yè)性試驗(yàn)，取得了顯著的冶金效果和經(jīng)濟(jì)效益。 試驗(yàn)在杭鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠50t鋼包中進(jìn)行，鋼液深度約為2.2m。在LF精煉后向鋼包中喂入由中冶高新技術(shù)公司生

2、產(chǎn)的實(shí)芯純鈣包芯線。其指標(biāo)是：外徑9mm，鋼帶厚0.54mm，實(shí)芯純鈣線含鈣（961），純鈣與鋼帶比30：70，包芯線重210gm-1，鈣線重68gm-1。1.試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件 2.試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果2.1鈣的收得率鈣的收得率 由于金屬鈣不僅密度?。?01.55gcm3）并且沸點(diǎn)低（1240），因此，鈣加入鋼液中的鈣平均收得率（Ca）是比較低的。 鈣處理技術(shù)進(jìn)步主要特征之一，是隨加鈣工藝的改進(jìn)，Ca顯著提高。最傳統(tǒng)的投入法，Ca只有15；改進(jìn)后的壓入法，Ca也只有37；上世紀(jì)60年代出現(xiàn)噴粉法，Ca提高到610；上世紀(jì)80年代出現(xiàn)的喂硅鈣線法，Ca提高到1018，而采用喂實(shí)芯純鈣包芯線，Ca可提

3、高至1730。 根據(jù)杭鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠對(duì)喂硅鈣線的統(tǒng)計(jì)，其鈣平均收得率約為10，本次試驗(yàn)喂實(shí)芯純鈣包芯線共17爐，鈣平均收得率高達(dá)25.4（見(jiàn)表1）。表表1. 喂實(shí)芯純鈣包芯線鈣收得率一覽表喂實(shí)芯純鈣包芯線鈣收得率一覽表爐號(hào)鋼種喂線量m鋼中鈣含量10-6鈣收得率2-422-4265Mn65Mn100100262620.2120.214-1204-12040Cr40Cr120120343422.0322.034-1724-1727070303033.3233.324-1744-1746565131315.5515.552-922-927272292931.3131.312-942-947070252

4、527.7627.762-1002-1007070161617.7717.771-1401-1407070252522.2122.214-1174-117HCL45HCL45100100272720.9920.994-1224-1229090323227.6427.644-1234-1237070252527.7627.764-1244-1247070404044.4244.424-1274-1277070222224.4324.433-933-93100100262620.2120.213-1413-1417070252527.7627.763-1523-1526060191924.6224

5、.623-1533-1537070212123.3223.32平均平均25.425.42.2. 喂線速度與平均鈣收得率喂線速度與平均鈣收得率 喂線速度是影響鈣收得率的主要參數(shù)，由于同一喂線速度下，鈣的收得率也是波動(dòng)的。為了了解喂線速度與收得率的關(guān)系。統(tǒng)計(jì)了不同喂線速度下的鈣平均收得率（見(jiàn)表2，圖1）表表2. 喂線速度與鈣平均收得率喂線速度與鈣平均收得率喂線速度ms-1供鈣速度kg(tmin)-1鈣平均收得率統(tǒng)計(jì)爐次爐1.30.10628.6281.51.70.1230.1427.722.00.16420.997（注:供鈣速度根據(jù)實(shí)芯純鈣線直徑為7.5mm計(jì)算。）圖圖1 喂線速度與鈣平均收得率喂

6、線速度與鈣平均收得率3 .鋼包喂實(shí)芯純鈣包芯線工藝?yán)碚摰奶戒摪箤?shí)芯純鈣包芯線工藝?yán)碚摰奶接懹?3.1、將包芯線喂入鋼液、將包芯線喂入鋼液“盡可能的深處盡可能的深處”的的理論喂線速度問(wèn)題理論喂線速度問(wèn)題 包芯線理論喂線速度是指為了提高包芯線中合金的收得率，將包芯線垂直喂入鋼液“盡可能的深處”時(shí)才完全熔化的喂線速度。這個(gè)鋼液“盡可能的深處”，一般波動(dòng)在離鋼包底200400 mm處。筆者根據(jù)相似理論，把數(shù)學(xué)解析方法與試驗(yàn)方法結(jié)合在一起,通過(guò)對(duì)包芯線喂入鋼液過(guò)程傳熱特征的分析，推導(dǎo)理論喂線速度方程式。 3.1.1喂線過(guò)程強(qiáng)制對(duì)流傳熱系數(shù)喂線過(guò)程強(qiáng)制對(duì)流傳熱系數(shù)的推導(dǎo)的推導(dǎo) 為了求解對(duì)流傳熱系數(shù)，首先

7、根據(jù)表征流體速度（）、運(yùn)動(dòng)黏度系數(shù)（）和固體物幾何尺寸（D），可求出喂入鋼液的包芯線直徑D=9mm（相對(duì)流速約2ms-1）情況下，雷諾準(zhǔn)數(shù)Re=501114。然后根據(jù)表征流體比熱容（Cp）、動(dòng)力學(xué)黏度系數(shù)（）和熱導(dǎo)率（），可求出普朗特準(zhǔn)數(shù)Pr=7.07310-3。再根據(jù)有關(guān)公式可進(jìn)一步求出表征對(duì)流傳熱強(qiáng)度的努塞爾特準(zhǔn)數(shù)u=31.55。在此基礎(chǔ)上，根據(jù) 就可求得對(duì)流傳熱系數(shù)=103.8 Kj(m2sk) -1 （見(jiàn)圖2） 。 1l圖圖2 喂線的對(duì)流傳熱系數(shù)喂線的對(duì)流傳熱系數(shù)與包芯線直徑與包芯線直徑D的關(guān)系的關(guān)系 （T=1873K）3.1.2 3.1.2 理論喂線速度理論喂線速度ve的推導(dǎo)的推導(dǎo)

8、在推導(dǎo)出對(duì)流傳熱系數(shù)的數(shù)值以后，根據(jù)包芯線的直徑D與芯皮厚度，進(jìn)一步推導(dǎo)出包芯線熔化時(shí)間為： 。根據(jù)包芯線喂入深度，可以最終推導(dǎo)出包芯線理論喂線速度為：ve=0.9852 。將試驗(yàn)條件的參數(shù)代人上式，可得ve= 1.29 ms（見(jiàn)圖3）。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，實(shí)際喂線速度為1.3 ms時(shí)，鈣的平均收得率最高，與理論喂線速度基本一致。 5 . 01015. 1DD5 .01DDh圖圖3 3 理論喂線速度與鋼包容量的關(guān)系理論喂線速度與鋼包容量的關(guān)系 （包芯線 D=9mm，=0.54mm)3.2 鈣平均收得率與供鈣速度（鈣平均收得率與供鈣速度（vCa）關(guān)系）關(guān)系 實(shí)芯純鈣包芯線與鋼水反應(yīng)比硅鈣包芯線更加激烈

9、，必須控制向鋼水的供鈣速度。從表2，圖4可見(jiàn)，vCa =0.106 Kg(tmin)-1時(shí)最好，鈣平均收得率高達(dá)28.62；但當(dāng)vCa0.164 Kg(tmin)-1時(shí)，鈣平均收得率大幅度下降至20.99。由此可見(jiàn)，供鈣速度vCa的上限 0.11 Kg(tmin)-1，這與有關(guān)資料推薦vCa0.1 Kg(tmin)-1相接近; 但當(dāng)供鈣速度太低,會(huì)延長(zhǎng)喂線的作業(yè)時(shí)間,一般推薦供鈣速度vCa的下限 0.09 Kg(tmin)-1。 圖圖4供鈣速度與鈣平均收得率關(guān)系供鈣速度與鈣平均收得率關(guān)系3.3、“理論喂線速度與供鈣速度兼顧理論喂線速度與供鈣速度兼顧”的問(wèn)題的問(wèn)題 為了防止供鈣速度過(guò)大，使鋼包鋼

10、渣激烈翻騰與飛濺，還必須認(rèn)真檢驗(yàn)所使用的實(shí)芯純鈣包芯線，在理論喂線速度下的供鈣速度是否控制在0.09-0.11 Kg(tmin) -1之間。這就產(chǎn)生了一個(gè)“理論喂線速度與供鈣速度兼顧”的特殊問(wèn)題?，F(xiàn)以本次試驗(yàn)所用實(shí)芯純鈣包芯線為例，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。現(xiàn)討論如下: （1）30t鋼包不宜采用本試驗(yàn)所用的實(shí)芯純鈣包芯線，因?yàn)楫?dāng)喂線速度達(dá)到理論喂線速度1.03 ms時(shí)，其供鈣速度為0.1410.11 Kg(tmin) -1。相應(yīng)措施是改用直徑更小的實(shí)芯純鈣包芯線。 （2）50t鋼包采用本試驗(yàn)所用的實(shí)芯純鈣包芯線比較合適。（3）100t鋼包可采用本試驗(yàn)的實(shí)芯純鈣包芯線，但當(dāng)達(dá)到理論喂線速度1.68 ms時(shí)

11、，供鈣速度偏低，僅0.069 Kg(tmin) -1，喂線時(shí)間會(huì)顯著增加。相應(yīng)措施是應(yīng)改用直徑更大的實(shí)芯純鈣包芯線，或者改用直徑更小的實(shí)芯純鈣包芯線，多根線同時(shí)喂入。 表3 供鈣速度檢驗(yàn)表供鈣速度鋼包容量W t喂線深度h m理論喂線速度 ve ms-1純鈣線徑D mm供鈣速度 vCa Kg(tmin)-1301.61.037.50.141502.01.290.1061002.61.680.0694. 經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益 與杭鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠原使用CaSi包芯線相比，由于鈣的收得率大幅提高，包芯線平均喂線量從233.5 m爐降至78.6 m爐，喂實(shí)芯純鈣包芯線平均喂線量只有喂CaSi包芯線的13左右。鋼液中平均鈣含量從22.310-6增加至25.310-6。根據(jù)杭鋼不同原材料的價(jià)格，另外考慮為喂CaSi線相應(yīng)減少硅鐵合金消耗等，經(jīng)計(jì)算降低成本為7.3元噸。試驗(yàn)后，經(jīng)杭鋼研究決定，喂實(shí)芯純鈣包芯線技術(shù)在杭鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠全面推廣，納入正常生產(chǎn)工藝。5. 結(jié)論結(jié)論（1） 向鋼包喂實(shí)芯純鈣包芯線，鈣的平均收得率大幅提高至25.4，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高，可降低鈣處理成本為7.3元噸。（2）喂